磁性纳米复合材料的制备与性质研究

论文摘要

磁性纳米复合材料的制备是当今纳米新材料研究的一个重要领域。本论文首次利用L-半胱氨酸修饰Fe304颗粒,成功地得到了超顺磁性的Fe3O4/Au复合物的微米球；还利用了溶剂热的方法制备出了三维花状的Fe3O4@Bi2O3核壳结构和Fe3O4@SiO2@CeO2@Au的多壳层的复合材料,并对产物的组成、结构和性能进行了研究。具体内容如下：1.在水溶液中,利用L-半胱氨酸修饰Fe304纳米球使其表面功能化带上巯基（-SH）和氨基（-NH2）,再利于Au纳米颗粒与巯基（氨基）间的强的配位作用将Au纳米颗粒吸附在Fe304球的表面,成功地制备出了Fe3O4/Au复合物。实验结果表明,合成出来的Fe3O4/Au复合物在近红外区有强的吸收,并且可通过调节内核Fe304的直径大小来控制其光学性质从可见光区到近红外区。制备的Fe3O4/Au纳米复合物在光热治疗、催化、生物传感、探针等领域具有潜在的应用。此外,这种制备磁性复合物的方法还可能为合成其他纳米复合材料提供了一种简便的合适的途径。2.将制备的Fe304颗粒分散在溶有Bi（NO3）3的乙二醇与乙醇的混合溶剂中（体积比为1：2）,利用溶剂热的方法,合成出了三维花状的Fe3O4@Bi2O3核壳结构的复合材料的光催化剂。这种复合材料的形貌为420nm左右的花状的微米球,并且这些花状的微米球的表层是由一些厚度约为4-10nm、宽度约为100-140nm的纳米片组装而成。在室温下,这种复合材料具有超顺磁性。值得强调的是我们合成的这种复合材料的光催化剂不但可以容易的通过外加磁场来回收,而且在降解罗丹明B的过程中呈现出非常强的催化活性。我们制备的Fe3O4@Bi2O3复合材料的催化剂的催化效率大约为商品的Bi203催化效率的7-10倍,并且当光照时间达到50分钟时,复合材料的催化剂降解罗丹明B的效率接近到了100%。此外,由于其特殊的形貌结构,这种复合材料还有望在污水处理、传感器、微电子学、能源储备等方面得到应用。3.通过水解的方法在Fe304微米球的表面生成了一层Si02的壳层,接着再利用Ce4+在碱性条件下水解生成Ce02的溶胶,吸附在Si02壳层的表面,水热180℃保持36小时后成功制备出了Fe3O4@SiO2@CeO2双壳层的磁性复合物；而Fe3O4@SiO2@CeO2@Au复合物的制备则是用APTS（3-氨基丙基三乙氧基硅烷）修饰Ce02壳层使其表面氨基化,利用Au纳米颗粒与氨基间的强的配位作用将Au纳米颗粒吸附在Ce02壳层的表面。通过分步制备出来的Fe3O4@SiO2@CeO2@Au复合物可用于CO的催化氧化,有机染料的降解,传感等诸多领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁性纳米复合材料的研究进展
• 1.2.1 核壳型结构的磁性纳米复合材料
• 1.2.2 哑铃状杂化结构的磁性复合粒子
• 1.2.3 多元杂化结构的磁性纳米复合物
• 1.2.4 Yolk-Shell结构的磁性纳米复合材料
• 1.3 磁性纳米复合材料的应用
• 1.3.1 在生物检测、分离、提纯方面的应用
• 1.3.2 在核磁共振成像方面的应用
• 1.3.3 在磁靶向药物方面的应用
• 1.3.4 在光热治疗肿瘤细胞方面的应用
• 1.4 本论文的研究目的和研究内容
• 参考文献
• 3O₄/Au的制备及光学性能研究'>第二章 双功能磁性复合材料Fe₃O₄/Au的制备及光学性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 3O₄微米球的制备'>2.2.2 磁性Fe₃O₄微米球的制备
• 3O₄/Au复合微米球的制备'>2.2.3 Fe₃O₄/Au复合微米球的制备
• 2.2.4 样品表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 产物的形貌分析
• 2.3.2 产物的物相分析
• 2.3.3 产物的磁性测试
• 3O₄/Au复合微米球的光学性质'>2.3.4 Fe₃O₄/Au复合微米球的光学性质
• 2.3.5 产物的红外光谱分析
• 3O₄/Au复合微米球的形成机理'>2.3.6 Fe₃O₄/Au复合微米球的形成机理
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 3O₄@Bi₂O₃核壳结构的制备及增强的光催化活性'>第三章 自组装的三维花状Fe₃O₄@Bi₂O₃核壳结构的制备及增强的光催化活性
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3O₄微米球的制备'>3.2.2 Fe₃O₄微米球的制备
• 3O₄@Bi₂O₃复合物的制备'>3.2.3 三维花状Fe₃O₄@Bi₂O₃复合物的制备
• 3.2.4 光催化实验方法
• 3.2.5 样品表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 产物的物相分析
• 3.3.2 产物的形貌分析
• 3O₄@Bi₂O₃复合物的形成机理'>3.3.3 三维花状Fe₃O₄@Bi₂O₃复合物的形成机理
• 3.3.4 产物的表面成分和磁性分析
• 3.3.5 产物的比表面积测定
• 3.3.6 产物催化性质测试
• 3.4 结论
• 参考文献
• 3O₄@SiO₂@CeO₂@Au复合微米球的制备与性质研究'>第四章 多壳层的Fe₃O₄@SiO₂@CeO₂@Au复合微米球的制备与性质研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂
• 3O₄微米球的制备'>4.2.2 Fe₃O₄微米球的制备
• 3O₄@SiO₂复合物的制备'>4.2.3 Fe₃O₄@SiO₂复合物的制备
• 3O₄@SiO₂@CeO₂微米球的制备'>4.2.4 Fe₃O₄@SiO₂@CeO₂微米球的制备
• 3O₄@SiO₂@CeO₂@Au复合微米球的制备'>4.2.5 Fe₃O₄@SiO₂@CeO₂@Au复合微米球的制备
• 4.2.6 样品表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 产物的物相分析
• 4.3.2 产物的形貌分析
• 4.3.3 产物的红外光谱与表面成分分析
• 4.3.4 产物的光学性质的分析
• 4.3.5 产物的磁性测试
• 4.4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文